电气的分离管冷却剂泵或分离罐冷却剂泵.pdf

本发明涉及一种电气分离罐/分离管-冷却剂泵(10)，其具有驱动电机(24)和泵模块(22)。通过驱动电机(24)驱动所述泵模块(22)。所述驱动电机(24)具有分离管、尤其是分离罐(36)。所述分离罐(36)将内部设有传送流体的湿室(42)与干室(32)相隔开。在湿室(42)内布置有持续被激励的电机转子(28)。在干室(32)内布置有电子换向的电机定子(30)。在干室(32)内在分离罐(36)上设置用于测定所述持续被激励的电机转子(28)的位置的霍尔传感器(64)。所述霍尔传感器(64)由传感器头(66)和刚性的电气的连接管路(62)组成。在电气分离罐-冷却剂泵(10)内设有定位元件(60)。所述定位元件(60)具有刚性的电气的连接管路(72)，所述连接管路与霍尔传感器(64)的相对应的刚性的连接管路(62)刚性地相连接。所述定位元件(60)还具有固持定位元件连接管路(72)的电绝缘的连接体(70)。一方面在分离罐(36)的外侧上以及另一方面在连接体(70)上分别设有形状配合连接结构(78)，通过所述形状配合连接结构(78)将连接体(70)固定在分离罐(36)上定义的位置中。

1.  一种电气分离罐-冷却剂泵(10)，具有驱动电机(24)和泵模块(22)，其中，
通过所述驱动电机(24)驱动所述泵模块(22)，
所述驱动电机(24)具有将内部设有传送流体的湿室(42)与干室(32)相隔开的分离管、尤其是分离罐(36)，
在湿室(42)内布置有持续被激励的电机转子(28)，
在干室(32)内布置有电子换向的电机定子(30)，
在干室(32)内在分离罐(36)上设有用于测定所述持续被激励的电机转子(28)的位置的霍尔传感器(64)，并且
所述霍尔传感器(64)由传感器头(66)和刚性的电气的连接管路(62)组成，
其特征在于，
设有定位元件(60)，所述定位元件(60)具有刚性的电气的连接管路(72)，所述连接管路(72)与霍尔传感器(64)的相对应的连接管路(62)刚性地相连接，并且所述定位元件(60)具有固持定位元件连接管路(72)的电绝缘的连接体(70)，
其中，一方面在分离罐(36)的外侧上以及另一方面在连接体(70)上分别设有形状配合连接结构(78)，通过所述形状配合连接结构(78)将连接体(70)固定在分离罐(36)上的定义的位置中。

2.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述用于测定电机转子(28)的位置的霍尔传感器(64)沿径向布置在电机定子(30)和分离罐(36)之间。

3.  按照权利要求1所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述定位元件(60)的导引至霍尔传感器(64)的连接管路(62)通过冲压梳(68)构成。

4.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述连接体(70)设计为塑料体。

5.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，为了固持霍尔传感器(64)的连接管路(62)，在分离罐(36)上设有径向的导引板(74)。

6.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述霍尔传感器(64)的传感器头(66)处于分离罐(36)的单独的传感器罩(76)内。

7.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述形状配合连接结构(78)和/或传感器罩(76)和/或导引板(74)与分离罐(36)一体式设计。

8.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述连接体(70)形状配合地和/或摩擦配合地和/或材料接合地固定在分离罐(36)的互补的形状配合连接结构(78)上。

9.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述连接体(70)的形状配合连接结构(78)和分离罐(36)的形状配合连接结构(78)构成能分离的卡锁连接。

10.  按照前述权利要求1至8之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述连接体(70)的形状配合连接结构(78)和分离罐(36)的形状配合连接结构(78)通过热学冲压或粘接被固定。

11.  按照前述权利要求之一所述的电气分离罐-冷却剂泵(10)，其中，所述电机转子(28)设计在内部，并且所述电机定子(30)设计在外部。

电气的分离管-冷却剂泵或分离罐-冷却剂泵
本发明涉及一种具有驱动电机和泵模块的电气的分离管-冷却剂泵(Spaltrohr-Kühlmittelpumpe)或分离罐-冷却剂泵(Spalttopf-Kühlmittelpumpe)。
通常冷却剂泵用于传送用于冷却内燃机、电子部件、电池、增压空气冷却机、涡轮增压机等的液体冷却剂。泵模是由电气驱动电机来驱动。电气驱动电机具有将配备液体冷却剂的湿室与干室分开的分离管或者分离罐。被布置在转子轴上的持续激烈运转的电机转子在湿室内转动。湿室通过分离管/分离罐与包含有电子换向的电机定子的干室相分离。电机定子由多个定子线圈组成。为了测定电机转子的转子位置(用于电子换向)，将与电机转子相间隔的霍尔传感器设在分离罐的干室内。
为了得到较高的控制质量，非常准确并且可重复的霍尔传感器的定位是必要的，因为在运行期间霍尔传感器位置从它的规定位置非常小的偏移以及霍尔传感器的震动都可能对电子换向产生负面的影响。
从专利文献CN 19 41 569中已知一种分离罐泵，它具有传感器容纳装置，将用于测定电机转子的位置的磁场传感器布置在传感器容纳装置内。因此，传感器容纳口平行于转子的转动轴定向。
专利文献JP 2001 30 41 80同样描述了一种配备用于测定电机转子位置的四个感应传感器的分离罐泵。这些传感器被安装在分离罐的区域内。
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可结构简单地且低成本地制造的电气分离罐冷却剂泵，其中，用于测定电机转子位置的霍尔传感器尤其在难以接触到的位置上也可以特别简单、快速和精确地被定位以及拆卸。
所述技术问题按照本发明通过一种具有根据权利要求1所述特征的电气分离罐冷却剂泵解决。在从属权利要求中给出优选的实施方式和有利的扩展设计。
分离罐泵，特别是电气分离罐冷却剂泵具有驱动电机以及泵模块。所述泵模块由驱动电机驱动。所述驱动电机具有分离管、尤其是分离罐。所述分离罐将填充有液体冷却剂的湿室和填充有环境空气的干室相隔离。旋转的并 且持续被激励的电机转子处于湿室内。电子换向或整流的电机定子处于干室内。由传感器头和刚性的连接管路或管线组成的霍尔传感器设置在分离罐的处于干室内的一侧上。
安装在分离罐上的霍尔传感器用于精确测定转动位置、转速和/或必要时的电机转子的转动方向，以及为电机调节提供基本信息。在一种优选的实施方式中，霍尔传感器的信号被测量设备测定以及被输送至调节设备，所述调节设备通过电子换向器相应地控制定子线圈。
在一种优选的实施方式中设有定位元件，它具有刚性的电气连接管路。定位元件的刚性电气连接管路与霍尔传感器的相对应的连接管路相连接，比如焊接。定位元件-连接管路被电绝缘的连接体固定或固持。一方面在分离罐的外侧上和另一方面在连接体上分别设有形状配合连接结构，通过所述形状配合连接结构将连接体固定在分离罐上的定义位置中。
通过两端的形状配合连接结构可实现霍尔传感器在分离罐上的位置方面的较高重复再现准确度。时间精确的换向可以通过可重复再现且精确的霍尔传感器定位来实现。时间精确的换向可以为安全的运行带来较高的防故障可靠性、较低的功率消耗以及潜在地导致可将驱动电机的功率设计得更小。
用于测定电机转子位置的霍尔传感器优选沿径向处于电机定子和分离罐之间。
因为基于换向电子设备的散射场通常在定子的轴向端部上产生，所以霍尔传感器沿径向布置在电机定子和电机转子之间的优点在于，霍尔传感器上的有效信号相对较高。由此，可实现测量信号较高的精度以及分辨率。
在一种优选的实施方式中，定位元件的导向霍尔传感器的连接管路由所谓的冲压梳(Stanzkamm)构成。所述以冲压梳的形式构成的连接管路能够被低成本地制造、是刚性的并且具有用于无干扰地传输小信号的较高横截面。
连接体优选由塑料注塑而成。注塑的塑料体将连接管路或者冲压梳保持在一起并且构成定位卡槽固定。塑料除了将连接管路或者冲压梳保持在一起之外还有电绝缘的功能。塑料阻止了电导体之间的电流或者相对于可能的导电材料的电流，并且还用于它们的机械固定。以简单的方式实现了可靠的定位和简单的装配。
在装配之后，连接体和分离罐上的互补的形状配合连接结构相连接。所述处于分离罐上的互补的形状配合连接结构是用于霍尔传感器的固持设备。
为了固定霍尔传感器的连接管路，优选在分离罐上设置径向的导引板(Führungsstege)。所述导引板和分离罐优选一体式设计。
径向的导引板除了固定连接体之外还紧靠霍尔传感器的传感器头地进行固定。通过霍尔传感器的连接管路的导引，一方面在霍尔传感器的传感器头定位时提高了重复再现精确度。另一方面，几乎避免了通过振动引起的传感器头移动以及由此引起的信号接收干扰。
霍尔传感器的传感器头优选位于分离罐上的传感器罩(Sensortasche)内。所述传感器罩至少由两个在周向上固定霍尔传感器的传感器头的径向导引板组成。通过这样的布置可以防止传感器头的移动和振动以及在换向时的不准确性。传感器罩对于霍尔传感器的传感器头还起到机械的保护作用。
通过传感器罩一方面实现了更高的重复再现精度和定位精度。另一方面，实现了霍尔传感器的传感器头在分离罐上的移动更少且可容忍更大振动的固定。
互补的形状配合连接结构和/或传感器罩和/或导引板优选与塑料分离罐一体式设计。这个一体式设计的型材具有基本上抗弯刚性的基本轮廓。
通过一体式的设计，可以承受更大的力而且不需要连接过程。此外，通过一体式设计能够实现低成本的制造。
连接体优选形状配合地和/或摩擦配合地和/或材料接合地固定在分离罐的互补的形状配合连接结构上。所有三种连接类型均保证了无间隙的固定。材料接合的和摩擦配合的连接附加地保证了定位元件或者连接体的防丢失保护。
在另一种实施方式中，冲压梳的连接管路这样啮合在分离罐上的凹槽里，从而形成形状配合的连接。由此，在唯一的工作步骤中不仅实现了单个管线彼此间可靠的分隔，而且也实现了它们在分离罐上的固定，因此能够实现简单且低成本的装配。
优选在霍尔传感器和与之互补的形状配合连接结构之间设置卡锁连接，所述卡锁连接在霍尔传感器接合到互补的形状配合连接结构里之后能再次被分开。这能够实现例如在霍尔传感器失效时拆卸霍尔传感器。在分离罐上的卡锁连接能够实现定位元件在分离罐上快速且有效的固定。
以优选的方式，在霍尔传感器和分离罐之间的形状配合连接可以通过分离罐上的所谓热学冲压、热冲压或者粘合进行补充。通过所述连接实现了用 于识别分离罐-冷却剂泵的电机转子位置的霍尔传感器的精确的、简单的、坚固的和不可拆卸的以及成本低廉的定位。
分离罐电机的整个单元优选作为内转子电机实现，因此电机转子布置在分离罐内部并且电机定子设在圆柱形的分离罐壁的外侧上。
下面根据图1至图7进一步阐述本发明的实施例。
图1示出根据本发明的电气分离罐-冷却剂泵的立体纵剖面图，
图2示出定位元件和装配在该定位元件上的霍尔传感器，
图3示出分离罐侧的形状配合连接结构的第一实施方式，
图4示出定位元件和分离罐侧的形状配合连接结构的第一实施方式的组装结构，
图5示出分离罐侧的形状配合连接结构的第二实施方式，
图6示出定位元件和分离罐侧的形状配合连接结构的第二实施方式的组装结构。
在图1中所示的电气分离罐-冷却剂泵10用于传输用于内燃机、电动机、电子设备、电池等的冷却剂循环中的液态冷却剂。
电气分离罐-冷却剂泵10具有由电机转子28和电机定子30组成的驱动电机24。电机转子28抗扭地布置在电机轴40上。环形的电机定子30的定子线圈围绕电机转子28。在电机转子28和电机定子30之间的间隙内存在分离罐36，该分离罐36以本身已知的方式将在分离罐36内部并且由所传送的冷却剂流过的湿室42与处于分离罐36外部的干燥的定子室分隔开。电机转子28通过电机轴40与泵模块22驱动连接。电机转子28作为湿式电机在处于分离罐36内部的冷却剂中运转。
在分离罐36背离泵模块的端部上，在用E(细节)标记的区域内设有霍尔传感器64，它用来测定电机转子28的位置。霍尔传感器64固定在分离罐36上。
图2至图6示出在图1中标记的细节E在两种不同的实施方式中的情形。
在图2中示出了与霍尔传感器64连接的定位元件60。通过塑料注塑的连接体70实现定位元件60在分离罐侧的形状配合连接结构78中的固定。刚性的连接管路62从连接体70开始延伸到霍尔传感器64。连接管路62由冲压梳68构成。霍尔传感器64具有传感器头66。因此霍尔传感器64的传 感器头66通过它的刚性连接管路62导电地与冲压梳-连接管路68以及机械地与连接体70相连接。在霍尔传感器64和连接体70之间的刚性连接管路62跨接了传感器头66和连接体70之间的距离。
图3示出分离罐侧的形状配合连接结构78的第一实施方式。分离罐侧的形状配合连接结构78示出沿径向突出并且沿轴向延伸的导引板74，定位元件60的连接体70通过卡锁连接卡锁在导引板74内。在此，导引板74优选与分离罐设计为一体式，例如由塑料注塑而成。除了用于置入定位元件60的连接体70的轮廓外，分离罐侧的形状配合连接结构78具有保护性的塑料传感器罩76，用于置入已装配的霍尔传感器64的传感器头66。分离罐36上的传感器罩76如此设计和定位，使得霍尔传感器64沿径向在电机定子30和电机转子28之间尽可能靠近转子地布置。在这个位置上，可以借助霍尔传感器64准确地测定电机转子28的转速和/或角速度。
通过在图4中示出的组装结构可提供一种安全的、准确的、可简单装配以及可拆卸的连接，由此保证了霍尔传感器64可重复再现的定位。霍尔传感器64的刚性连接管路62以及定位元件60的连接体70啮合在位于分离罐36上的导引板74内，从而保证了霍尔传感器64和尤其是传感器头66振动较少地且定位准确地固定在分离罐36上。
图5示出分离罐侧的形状配合连接结构78的第二实施方式。这种分离罐侧的形状配合连接结构78同样具有沿径向突出且沿轴向延伸的连接管路-导引板74，定位元件60的连接体70通过卡锁连接引入和固定在导引板74内。两个连接管路-导引板74布置在三个冲压梳-连接导线68之间。与第一实施方式相反，第二实施方式的分离罐侧的形状配合连接结构78不具有传感器罩76。
图6示出定位元件60在分离罐36上的组装结构。尤其在出现振动的情况下，通过两个连接管路-导引板74实现了冲压梳-连接管路68的安全的电隔离。此外，传感器头66靠近传感器头地以及在很大程度上容忍振动地固定。此外，在传感器安装后可以通过导引板74的热成型实现固定。
附图标记清单
10      分离管冷却剂泵
20      出口接管
22      泵运转轮
24      驱动电机
26      电机壳体
28      电机转子
30      电机定子
31      分离室
32      干室
36      分离罐/分离管
38      电子设备
40      电机轴
42      湿室
60      定位元件
62      霍尔传感器的连接管路
64      霍尔传感器
66      传感器头
68      冲压梳
70      连接体
72      连接管路
74      导引板
76      传感器罩
78      形状配合连接结构